[發明專利]一種具備高抗干擾性的超聲波測距方法與測距裝置

有效

• 申請號: 201410150609.7
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN103941259A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 宋青松;田正鑫;孫旺旺;安毅生;趙祥模
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01S15/08
• 分類號: G01S15/08;G01S7/537
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種具備高抗干擾性的超聲波測距方法，其特征在于，包括以下步驟:

1）、首先，采用來自DSP模塊的第一偽碼對正弦波發生器產生的正弦波信號進行頻率調制，產生偽碼頻率調制后的正弦波；然后，對偽碼頻率調制后的正弦波進行電壓放大；最后，經發送端超聲波換能器將電壓放大后的正弦波發出，產生發射超聲波，并開始計時；

2）、接收經過反射后的超聲回波，并將所述超聲回波隔直放大后分為二路超聲回波：一路超聲回波進行濾波，另一路超聲回波進行整流比較；濾波后的超聲回波送入DSP進行A/D采樣，整流比較后的二值信號作為中斷信號送入DSP模塊，使得DSP模塊中的計時模塊停止計時；

3）、對濾波后的超聲回波送入DSP模塊進行A/D采樣，A/D采樣后的超聲回波進行FFT變換，得到回波信號的頻譜分布圖，鑒頻解調子模塊基于該頻譜分布圖，獲得回波頻率對應的第二偽碼，并將第二偽碼與第一偽碼進行相關計算，判斷超聲回波與發射超聲波的對應關系，實現超聲波回波鑒頻解調；

4）、當回波信號是對應原發射信號，則根據定時得到超聲波傳播時間，獲得測量距離。

2.根據權利要求1所述的具備高抗干擾性的超聲波測距方法，其特征在于，所述采用來自DSP模塊的第一偽碼對正弦波發生器產生的正弦波信號進行頻率調制，產生偽碼頻率調制后的正弦波，具體包括：

2.1、通過DSP模塊中的偽碼生成模塊產生長度為l的第一偽碼m₁，且第一偽碼中每一個bit位的最小保持時間為T₁，T₁滿足測距裝置實時性以及鑒頻解調子模塊中頻率分辨率的要求；

2.2、將第一偽碼m₁中的每一個bit位逐位送到超聲波發射模塊，每位發送保持最小時間T1；

2.3、當第一偽碼位為‘0’時段時，超聲波發射模塊中的正弦波發生器發射頻率為f₁的正弦波，經過放大后，驅動超聲波換能器發出頻率為f₁的超聲波；當第一偽碼位為‘1’時段時，超聲波發射模塊中的正弦波發生器發射頻率為f₂的正弦波，經過放大后，驅動超聲波換能器發出頻率為f₂的超聲波；當驅動超聲波換能器第一次發送超聲波時，開始計時。

3.根據權利要求2所述的具備高抗干擾性的超聲波測距方法，其特征在于，鑒頻解調子模塊基于該頻譜分布圖，獲得回波頻率對應的第二偽碼，并將第二偽碼與第一偽碼進行相關計算，判斷超聲回波與發射超聲波的對應關系，實現超聲波回波鑒頻解調，具體包括：

3.1、鑒頻解調子模塊基于該頻譜分布圖，鑒別出頻率為f₁的超聲波與頻率為f₂的超聲波；

3.2、根據所鑒別出的超聲波頻率獲得超聲回波頻率對應的第二偽碼m2；

3.3、將第二偽碼m2與第一偽碼m1進行相關計算，相關值等于1，則超聲回波為發射超聲波，否則不是發射超聲波。

4.根據權利要求1所述的具備高抗干擾性的超聲波測距方法，其特征在于，所述A/D采樣后的超聲回波進行FFT變換，得到回波信號的頻譜分布圖，具體包括：

4.1、對A/D采樣后的超聲回波根據設定的偽碼位發送保持周期進行分組補零預處理，以提高頻譜圖的視在分辨率；

4.2、對分組補零預處理后的超聲回波進行FFT變換，得到回波信號的頻譜分布圖。

5.根據權利要求1所述的具備高抗干擾性的超聲波測距方法，其特征在于，所述獲得測量距離具體包括：

DSP模塊中的定時計算模塊得到超聲波的傳播時間T₀，并計算測量距離d：

d=C*T₀/2

其中，C為超聲波在空氣中的傳播速度。